为探究养殖网箱表面涂层对海洋污损的防污性能,研究在Glass基底上以聚二甲基硅氧烷(Poly-dimethylsiloxane,PDMS)为成膜剂,填充不同浓度(3.5wt％、7.5wt％、11.25wt％、15wt％)的ZnO纳米粒子,采用流延法制备ZnO/PDMS涂层后,将基底投放于浙江嵊泗枸杞岛自然海域(30.72 °N,122.76 °E),测试该涂层表面所成生物被膜情况,及其对厚壳贻贝稚贝附着的影响.结果显示:生物被膜的生物量随基底投放时间的增加而增加.在28d时,填充ZnO纳米粒子各实验组生物被膜的细菌密度、硅藻密度及其对厚壳贻贝稚贝附着的诱导能力显著低于未添加组.与Glass相比,15 wt％ZnO/PDMS上28d生物被膜细菌密度下降了43.25％、硅藻密度下降了91.59％;厚壳贻贝稚贝附着率同比Glass组及PDMS组分别下降了75.41％和62.50％.利用MiSeq测序技术评估15wt％ZnO/PDMS上28d生物被膜群落结构发现,与Glass相比,ZnO/PDMS通过降低嗜冷杆菌属(Psychrobacter)相对丰度,提高罗氏菌属及维诺格拉德斯基氏菌属(Winogradskyella)相对丰度,改变了细菌群落的组成.因此,ZnO/PDMS通过降低生物被膜的生物量及改变细菌群落结构丰度来影响自然生物被膜的形成,并抑制了厚壳贻贝稚贝的附着.

海洋暖化导致海水上部混合层变浅,使营养盐限制情况加剧,也导致硅藻接收到的阳光辐射量增加.高光及营养盐限制的双重胁迫会影响硅藻的光合产量.该研究主要探索硅藻应对磷饥饿及高光胁迫的光合生理调控,以进一步了解海洋环境变化对硅藻光合作用的影响.将体积不同的假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)和威氏海链藻(T.weissflogii)在磷饥饿条件下培养,监测其光系统Ⅱ(PSII)功能变化,并将其置于高光强下,研究其光合生理响应.结果表明:磷饥饿条件下,体积较小的假微型海链藻PSII活性逐渐下降,从与D2蛋白结合的质体醌QA-到与D1蛋白结合的质体醌QB的电子传递效率降低,单位反应中心捕获的用于电子传递的能量下降,并诱导产生非光化学淬灭,而体积较大的威氏海链藻则能够维持较长时间的PSII活性;假微型海链藻在磷充足条件下相比威氏海链藻具有较高的PSII光失活功能截面(σi)值,易发生光抑制,但同时也具有高的PSII修复速率,磷饥饿对其光抑制敏感度无显著影响,而威氏海链藻在磷饥饿条件下的σi显著升高,其对高光强的耐受能力显著降低.在营养盐限制及辐射水平增强情况下,体积较大的威氏海链藻可能倾向于分布在真光层的下部海域.该研究表明海洋环境变化可能会改变不同粒径硅藻的生态位,并影响其初级生产力.

利用扫描电镜对华南沿海及澳大利亚分布的镰刀藻属(Falcula)和伪镰刀藻属(Pseudofalcula)硅藻进行了形态学观察.发现一中国新记录硅藻,即中间镰刀藻(F.media Voigt);首次报道了半波镰刀藻(F.semiundulata Voigt)的超微形态结构;通过与透明伪镰刀藻(P.hyalina(Takano)Gómez,Wang&Lin)的比较进一步界定了两属的形态学差异.其中,二者顶纹区结构的差异最为显著:镰刀藻属的顶纹区由数条狭缝组成,而伪镰刀藻属的顶纹区为嵌入壳套的眼点且呈网格状结构.此外,明确了镰刀藻属物种多是大型海藻上的植表生硅藻,而伪镰刀藻属则为典型的动表生硅藻,其宿主为海洋桡足类.本文扩大了中间镰刀藻、半波镰刀藻和透明伪镰刀藻的地理分布区域,厘清了镰刀藻属和伪镰刀藻属的形态学划分依据.

硅是环境中最为常见的元素之一,在地壳中的丰度为28.8％,是多数植物生长的有益元素.在生态系统中,硅循环与碳和营养元素的循环密切相关.以往国内外对于硅循环的研究大多针对海洋和陆地生态系统,而湖泊-流域系统中硅的循环过程及其对碳和营养元素循环影响的研究尚且不多.本文结合国内外研究进展,综述硅在湖泊-流域系统的存在形态及分布,阐述硅在湖泊-流域系统中的基本循环过程,以及该循环过程对碳和养分循环的影响及其作用机制.在此基础上,提出了今后的研究工作应对湖泊硅素来源进行分析,并确定湖泊沉积物中植硅体与硅藻固碳量,同时完善湖泊氮、磷、硅含量及其生态化学计量关系,最后建立湖泊-流域系统硅-碳-养分耦合循环模型.本文有助于更好地了解湖泊-流域系统硅循环过程以及硅循环对碳、养分循环的影响机制,为缓解湖泊-流域水体富营养化现象和全球气候变化提供科学参考.

以硅藻威氏海链藻(Thalassiosira weissflogii)和甲藻锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)为实验材料,通过室内模拟华南地区秋季晴天紫外辐照强度,研究两种不同波段的紫外辐射(Ultraviolet radiation,UVR)对两种微藻生长以及培养体系碳流的影响.结果表明:UV-A对两种微藻的生长有显著的促进作用,而UV-B则表现为抑制作用.锥状斯氏藻对UV-B的耐受性更强.在UV-A的作用下,培养体系中溶解无机碳(Dissolved inorganic carbon,DIC)的净消耗量低于对照组,但释放出更多的溶解有机碳(Dissolved organic carbon,DOC).对照组的有色溶解有机物(Chromophoric dissolved organic matter,CDOM)含量显著升高,表明浮游植物生长过程是CDOM的来源之一.然而,在UV-A的作用下,两种微藻培养体系的CDOM浓度变化呈现相反趋势,说明不同藻种的CDOM产物受光漂白和光腐殖化的影响不同.在UV-B的作用下,微藻碎屑的分解使水体DIC和DOC浓度轻微升高.总体上,锥状斯氏藻比威氏海链藻净释放出更多的DOC和CDOM.

硅元素是全球生地化循环的重要组成成分之一,对海洋生态系统中以浮游植物主导的初级生产力和硅碳循环具有重要的意义.普遍认为硅藻主导着全球海洋的硅循环,成为海洋硅循环和碳循环交互作用的重要桥梁.海洋单细胞聚球藻对海洋食物网和能量流具有关键启动和支撑作用,是全球碳循环中固碳过程的主要贡献者,近年又被发现其具有重要的硅质化作用,为我们提供了一个在海洋中(特别是寡营养海域),除硅藻之外,连接硅碳循环交互作用的新视角,对硅藻在全球海洋硅碳循环的绝对地位具有重要的挑战意义.面对聚球藻在大洋中如此巨大的生物量,甚至高于硅藻,有必要弄清楚其碳沉降机制以及准确的模拟其硅循环,然而关于其在海洋硅循环的研究极少,硅质化作用的吸收和储存机理以及环境调节机制也不清楚;另外,其对世界海洋硅碳循环的调节作用也未见报道.为此,通过前人对海洋单细胞聚球藻硅质化作用研究的基础上进行有针对性的探讨,可望对海洋单细胞聚球藻硅质化作用及其对硅碳循环的调控机制有一个基本的认识,为深入研究聚球藻在全球海洋硅循环中的作用提供基础.

于2015年10月、12月,2016年2月、4月、6月和8月对界首两湾国家湿地公园进行6次调查,设置8个采样点(主河道5个样点,古河道3个样点)进行水样采集,鉴定出浮游植物172种,隶属于8门69属,其中绿藻门为优势类群,硅藻门和蓝藻门次之.生物多样性指数及水质理化指标相关分析表明,主河道水质为轻度污染,古河道水质为轻中度污染,主河道浮游植物群落结构的复杂程度和稳定性要高于古河道;同时,淮河干流浮游植物多样性要高于其二级支流,淮河干流属于富营养型水体,支流属于贫营养型水体.区域性气候对浮游植物多样性的影响,从南向北,由亚热带季风气候到北暖温带半湿润季风气候再到海洋(半湿润型)中温带季风气候,物种多样性是处于降低的趋势.

光和海洋酸化(CO2浓度升高)分别对海洋硅藻的光合能力具有不同程度的影响,但两者的耦合响应被较少关注.研究以三角褐指藻作为实验材料,测定了不同光强下CO2浓度升高对三角褐指藻的生长、净光合速率、生化组分、胞外碳酸酐酶(eCA)活性和核酮糖-1,5-二磷酸羧化/氧化酶(Rubisco)活性的影响.结果显示在低光下,CO2浓度对三角褐指藻的生长和净光合速率(Pn)并没有显著影响,而在高光下,具有明显的影响.无论是在高光或是低光下,eCA活性、叶绿素和可溶性蛋白的含量都随着CO2浓度的升高而降低.在低光下,高浓度CO2 (HC)培养下的Rubisco活性分别是低浓度CO2 (LC)和中浓度CO2 (MC)的2.42和1.39倍,而在高光下,HC培养下的Rubisco活性分别是LC和MC的6.72和3.45倍.以上结果表明硅藻能够通过调节光合生理特征和CCM运行中能量的分配来适应环境中光强和CO2浓度的变化.

目的:使用双功能环氧交联剂新戊二醇二缩水甘油醚和硅藻土载体固定化海洋脂肪酶,并探究固定化酶的酶学性质.方法:采用先交联后吸附的方法固定化海洋脂肪酶,交联和吸附分别进行单因素与正交实验结合的实验方案,并测定固定化酶的酶活力.结果:确定最佳交联条件:pH 5.5,温度35℃,交联剂质量分数0.5％,交联时间2h;最佳吸附条件:温度40℃,载体质量1.5g,吸附时间5h.在此工艺条件下,所制备的固定化脂肪酶活力为1.89 μkat,酶活力回收率72.89％.与游离的脂肪酶相比,所制备的固定化脂肪酶具有更好的温度、pH、储存及操作稳定性.结论:基于环氧交联剂新戊二醇二缩水甘油醚和硅藻土载体,进行先交联后吸附固定化海洋脂肪酶的技术具有良好的工业应用前景.

论文简述了硅藻转换函数建立过程及因子分析和回归模型等基础理论,同时回顾了国内外近几十年硅藻转换函数的应用.国外转换函数的应用已较为成熟,目前国内硅藻转换函数在湖泊中应用较为深入,部分区域湖泊的总磷、盐度数据库已建立.在海洋和河口区中应用尚显单薄,环境数据库均未建立.今后研究方向为完善各地区环境数据库,为后续古环境定量研究打好基础.